建筑鋼結構焊接裂紋的產生機理及防治措施

敖新時

摘要：建筑鋼結構的焊接很容易受到鋼材料結構、元素含量、拉伸應力等影響，出現各種類型的裂紋，這些裂紋的出現并不是不可避免的，因此在鋼結構焊接階段，需要焊接人員合理地控制施工工藝，根據施工要求選擇恰當的材料，按照相關的焊接順序進行，同時還應當加強對施工過程的質量控制，能夠有效地降低施工的難度，避免焊接缺陷的發生，以此來提高鋼結構的焊接質量。

關鍵詞：建筑鋼結構;裂紋

引言

鋼結構焊接施工中，涉及到的要求比較嚴格，要結合不同的鋼結構施工操作環節，在焊接操作的質量控制上加強重。鋼結構工程的類型多樣，施工要求標準都有著不同，焊接操作作為施工中的必要操作部門，焊件加工質量就關乎著鋼結構工程的質量，要充分注重在焊接施工中能嚴格按照要求執行，保障各環節的施工工作良好落實。

1建筑鋼結構焊接裂紋的特征及產生機理

1.1熱裂紋

在較高的溫度條件下，建筑鋼結構焊接容易出現熱裂紋，在焊接的過程中，焊縫受到溫度的影響，發生了結晶反應，再加上金屬本身的拉伸應力的影響，導致熱裂紋呈現出來不同的形態，通過分析這些形態，又可以將其劃分為不同的種類。由于高溫和拉伸應力的影響，在焊接的過程中受熱不均勻，導致受熱面出現了失衡的現象，這一現象導致焊縫處發生了結晶，這一結晶受到金屬雜質和拉伸應力的影響，出現了多邊化的裂紋。凝固裂紋指的是在金屬焊接操作中金屬凝固，后期出現了脆性溫度，這個溫度導致焊縫出現凝固裂紋。

1.2冷裂紋

建筑鋼結構的焊接所選用的工具存在一定的拘束度，在焊接的過程中，這一特點會對金屬的結構造成一定的影響，施加不同類型的力，這些力相互作用，影響金屬內部的結構，在焊接結束金屬冷卻后，金屬的結構也變形結束，從而在焊接的熱影響區域出現了一些裂紋。此外接頭的含氫量會大量地融入到熔池內。焊接結束后金屬進行冷卻，其中包含的氫會溢出，但是由于冷卻速度過快，導致金屬內部的結構中存儲了一部分氫氣，冷卻凝固并不完全，嚴重影響了鋼結構的穩定性，從而出現了冷裂紋。

1.3層狀撕裂

層狀撕裂的位置形態的特點包括：一是層狀撕裂會沿著焊接熱影響區域進行分布，主要是由于這一區域具有較長的拉伸應力，非金屬交雜物分布進行擴散成為出現的層狀撕裂。第二起裂點一般出現在焊縫的根部或者焊趾處，所形成的裂縫，平行于鋼板表面呈現出階梯狀。

2鋼結構焊接中的問題

2.1焊接局部變形問題

鋼結構工程焊接操作中，出現局部的變形問題是比較常見的，這一焊接問題發生和構件質量有著緊密聯系，如構件自身的剛性相對比較下，這就會在焊接過程中出現收縮的質量問題。而焊接人員在操作的時候沒有集中注意力，應力釋放過程中存在著不均的問題，對焊接放置沒有達到相應水平，這就容易出現焊接質量問題。

2.2焊接側彎扭曲問題

焊接操作中發生側彎扭曲的質量問題也比較突出，主要是在實際的焊接操作中加工構件進行組裝過程中，間隙的設置沒有達到均勻的要求，組裝構件的時候平臺沒有搭設到位，運輸中起吊點沒有準確造成了側彎。扭曲的問題會造成焊接變形質量問題，主要是由于間隙沒有達到均勻性，節點角鋼進行拼接的時候沒有達到嚴密性，這就必然會影響焊接的最終質量。焊接的時候構件翻身加工的時候缺乏加固處理，也容易發生側彎扭曲的質量問題。

3建筑鋼結構焊接裂紋的防治措施

3.1明確焊接施工的難點，選擇恰當的施工工藝

在建筑鋼結構焊接的過程中，焊接人員需要明確焊接施工的難點，選擇恰當的施工工藝，才能防止焊接點紋的出現。首先必須要選擇合適的焊接電流，各項工藝校正之后進行焊接，能夠有效地避免焊接位置出現偏差。其次需要控制好焊接參數，根據所選擇的焊接材料選擇恰當的施工工藝。需要注意的是焊接接頭具有較大的剛性約束力，導致在焊接過程中產生了三向應力的出現的裂紋，因此在焊接的過程中，應當嚴格地把控施工材料的選擇，降低裂縫發生的可能性。

3.2熱裂紋的防治措施

做好熱裂紋的防治工作，可以才從材料的選擇入手，控制材料中的各類含量，其中碳的含量越低越好。控制好母材中所含有的雜質元素量，規范施工工藝，減少焊接熱用。還需要注重材料具有良好的結構性能，在焊接的過程中，這些特點能夠有效的杜絕內部因素的影響，防止熱裂紋的產生。針對失塑裂紋需要提高金屬材料的塑，性縮小脆性溫度的區間，能夠有效地避免熱裂紋的出現。

3.3冷裂紋的防治措施

在鋼結構的焊接施工中，隨著含碳量和強度的增加，冷裂紋出線的概率也會增加，因此為了防止冷裂紋的產生，需要合理的選擇材料，確保材料具有良好的抗冷裂性、含碳量較低。在焊接的過程中，需要嚴格地控制氫的來源，冷卻過程中，控制氫含量對鋼結構的影響。在選擇焊條時，盡可能地選擇堿性焊條，確保金屬中的含氫量較低，具有較高的塑性，同時還需要保證焊接接頭無雜質，無水分。

3.4層狀撕裂的解決途徑

之所以說層狀撕裂具有一定的隱匿性是因為層狀撕裂屬于內部裂縫，無法從外部看出裂縫，也無法通過專業檢測技術檢測到層狀撕裂，這就加大了修復難度。因此需要積極預防層狀撕裂的產生，提高建筑質量。首先，需要選擇優質鋼材，同時要保證鋼材的抗裂性能可以滿足需求。其次，在進行結構節點的設計工作時需要格外注意接頭形式的選擇，還要合理設計坡口形狀，從而減小接頭的拘束應力和拉伸應力。

3.5做好焊接的質量控制工作

在焊接結束后，為了提高焊件的質量，應當加強對鋼結構焊件的質量檢查工作，這樣能夠在第一時間內避免焊后開裂的情況，減少冷裂紋等的出現。針對出現裂紋的工件應當及時分析其中存在的問題，修改焊接方案，及時止損。在焊接的過程中也應當加強質量控制，確保施工人員嚴格地按照相關的流程進行操作，確保焊接的規范性。

結束語

總而言之，在焊接過程中，由于各個裂紋所產生的機理并不相同，因此需要焊接人員嚴格把控施工重點、焊接特點以及在焊接過程中的影響因素。選擇適當的焊接工藝，從而能夠有效地防止焊接裂紋出現。監管人員需要做好焊接過程的質量控制工作，保障建筑鋼結構焊接質量，提高建筑工程整體質量。

參考文獻：

[1]胡美玉.建筑鋼結構焊接裂紋的產生機理及防治措施[J].四川水泥，2016（8）：284.